Bakterien binden Uran – Experiment mit Grubenwasser zeigt starke Reduktion
Forschende des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) und Partnerinstitutionen berichten, dass natürliche bakterielle Gemeinschaften das im Wasser gelöste Uran beträchtlich abbauen können. Anhand von Proben aus dem Grubenwasser einer gefluteten Urangrube der Wismut GmbH und unter ausschliesslich anaeroben Laborbedingungen reduzierten die Bakterien den Anteil des gelösten Urans innerhalb von 130 Tagen auf etwa 5 Prozent des Ausgangswertes.
Wie lief das Experiment ab?
Die Forschenden ergänzten die Grubenwasserproben mit definierten Mengen an Glycerin als Nahrungsquelle, um natürliche Stoffwechselprozesse der vorhandenen Mikroben zu fördern. Glycerin ist ein verbreiteter Abbauzwischenstoff von pflanzlichen und tierischen Fetten und entsteht etwa beim Zersetzungsprozess von Holz durch Pilze. Die Versuche fanden unter Luftabschluss statt, um die typischen, sauerstoffarmen Bedingungen in tiefen Bergwerksbereichen nachzustellen.
“Das Schwermetall Uran, das für uns Menschen toxisch ist, können manche Bakterienarten für ihren Stoffwechsel nutzen”,
so Dr. Evelyn Krawczyk-Bärsch aus der Arbeitsgruppe Terrestrische Mikrobiologie des HZDR, eine der Koautorinnen der Studie. Der Erstautor, Dr. Antonio M. Newman-Portela, erklärt, dass die Mikroorganismen das zugegebene Glycerin als Nahrungsquelle annahmen und dass dadurch in der untersuchten Gemeinschaft eine deutliche Umwandlung des gelösten Urans stattfand.
Befund: Uran in Zellmembranen nachgewiesen
Analytische Untersuchungen deuteten darauf hin, dass ein signifikanter Anteil des zuvor gelösten Urans nicht nur ausgefällt, sondern in die Zellmembranen der Bakterien eingebaut wurde. Solche Einbauprozesse sind zwar aus der Fachliteratur bekannt, doch der direkte Nachweis in den untersuchten Proben liefert wichtige Hinweise auf Mechanismen, mit denen Mikroorganismen das Gefährdungspotential von Uran im Wasser vermindern können.
- Probenquelle: Geflutete Urangrube der Wismut GmbH (Erzgebirge).
- Versuchsbedingungen: Anaerob, Zugabe von Glycerin als Substrat.
- Ergebnis: Reduktion gelösten Urans auf ~5% nach 130 Tagen.
Konsequenzen und offene Fragen
Die Ergebnisse zeigen ein realisierbares Potenzial für biotechnische Ansätze zur Reduktion von Uran-Kontamination in stehenden Gewässern oder Grubenwässern. Zugleich bleiben zentrale Fragen offen: Welcher Anteil des gebundenen Urans bleibt langfristig stabil in biologischen Strukturen? Unter welchen Umweltbedingungen kann diese Bindung dauerhaft bestehen bleiben, und lässt sich der Prozess in Feldskalen reproduzieren?
| Parameter | Angabe |
|---|---|
| Dauer des Experiments | 130 Tage |
| Endanteil gelöstes Uran | ~5 % des Ausgangswerts |
| Substrat | Glycerin |
Für eine Umsetzung in der Praxis sind weitergehende Untersuchungen nötig, insbesondere Feldversuche an kontaminierten Standorten sowie Studien zur Stabilität der bakteriell gebundenen Uranfraktionen. Dennoch liefert die Studie wichtige Hinweise für die Entwicklung schonender Sanierungsmethoden, die natürliche mikrobiologische Prozesse nutzen, anstatt allein auf chemische oder mechanische Verfahren zu setzen.
Autoren und Institutionen: HZDR, Arbeitsgruppe Terrestrische Mikrobiologie; Universität Granada (Co-Autorenschaft des Erstautors). Probenmaterial stammte aus einer Grube der Wismut GmbH.
